ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Đoàn Thị Duyên ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở HỒ CHỨA ĐỒNG MÔ – NGẢI SƠN, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Đoàn Thị Duyên ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở HỒ CHỨA ĐỒNG MÔ – NGẢI SƠN, HÀ NỘI Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60420120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN XUÂN HUẤN Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Huấn, người đã hết lòng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn toàn thể thầy, cô trong Phòng thí nghiệm Sinh thái học và Sinh học môi trường, Bộ môn Động vật có xương sống, Phòng thí nghiệm Sinh thái và Tài nguyên sinh vật thuộc Trung tâm nghiên cứu Khoa học sự sống - Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn các cô chú, anh chị xã Kim Sơn, xã Sơn Đông, và xã Cổ Đông đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thu mẫu, điều tra nghiên cứu phục vụ luận văn. Cuối cùng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2014 Người thực hiện Đoàn Thị Duyên MỤC LỤC KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT………………………………………..i DANH MỤC BẢNG ................................... ………………………………………ii DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………….iii MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước…………………………………...……………………………………...…..2 1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học……………………………………...…...2 1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam…………………………………..…………….…..2 1.1.3. Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước….…..…..5 1.2. Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa…………..………………….………..6 1.2.1. Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa...6 1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ chứa……………...…………………………………………….…………….8 1.2.3. Đa dạng sinh học của hệ sinh thái hồ………………..…….…………10 1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố thủy lí, thủy hóa đối với thủy sinh vật ở HST hồ…..…………………………………………………………………11 1.3.1. Các yếu tố thủy lí…………..…………………………………..…….12 1.3.2. Các yếu tố thủy hóa……………………………………………..…...13 1.4. Những nghiên cứu dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam…...……………………………………...17 1.4.1. Khái quát về chỉ thị sinh vật, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước…………………………………………………………………………17 1.4.2. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước……...……………………………………………...21 1.5. Một số nét khái quát về khu vực nghiên cứu………………………..……..23 1.5.1. Điều kiện tự nhiên………………….……………………….………..23 1.5.2. Điều kiện Kinh tế - Xã hội……………….…………………………..26 1.5.3. Tài nguyên động, thực vật……………………….……………….…29 CHƯƠNG 2:THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU30 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu………………………………………….30 2.1.1. Thời gian nghiên cứu………………………………………………...30 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu………………………………………………….30 2.2. Phương Pháp nghiên cứu…………………………………………………..31 2.2.1. Phương pháp kế thừa………………………………………………...31 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa…………………………….31 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm…………………...32 2.2.4. Cơ sở đánh giá môi trường nước theo phương pháp thủy lí hóa…….34 2.2.5. Phương pháp dùng chỉ số tổ hợp sinh học dựa trên quần xã cá để đánh giá chất lượng môi trường nước……………………………………………………34 2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu………………………………...…….…...36 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………..…………...36 3.1. Thành phần loài cá ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn…………..…………..37 3.1.1. Cấu trúc thành phần loài cá…………………….………….…………37 3.1.2. Tính đa dạng của khu hệ cá theo bậc phân loại…………….………..42 3.1.3. Tính đa dạng của khu hệ cá ở khu vực nghiên cứu so với một số khu vực khác..……………………………………………………..……..45 3.1.4. Tính chất độc đáo của cá ở khu vực nghiên cứu……………..………49 3.2. Biến động về thành phần loài cá theo thời gian ……………………..……..49 3.3. Đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội qua các yếu tố thủy lý hóa………………………………………….….…...57 3.3.1. Các yếu tố thủy lý…………………………………………..………..57 3.3.2. Các yếu tố thủy hóa…………………...…………….…….….…..….58 3.4. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở hồ Đồng Mô- Ngải Sơn………………….…………….….…………………..…………..61 3.4.1. Ma trận các chỉ số tổ hợp sinh học cá ở hồ Đồng Mô- Ngải Sơn.…...61 3.4.2. Đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, Hà Nội năm 2013………….………………………………………………...62 3.4.3. So sánh kết quả đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học cá với kết quả đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp thủy lý hóa……………………………………………………….…………..63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………........64 TÀI LIỆU THAM KHẢO..………………………………………………………65 KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT BOD5: Nhu cầu oxy sinh học COD: Nhu cầu oxy hóa học DO: Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ĐDSH: Đa dạng sinh học TB: Trung bình HST: Hệ sinh thái IBI: Index of Biotic Intergrity (chỉ số tổ hợp sinh học) NXB: Nhà xuất bản SL: Số lượng TL: Tài liệu TT: Thứ tự i DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 ....... .3 Bảng 2. Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước .............................. 7 Bảng 3. Số lượng và diện tích các hồ chứa theo các vùng khác nhau ở Việt Nam ...... 8 Bảng 4. Nhiệt độ trung bình, tối cao và tối thấp trong năm ................................ 24 Bảng 5. Độ ẩm tương đối các tháng trong năm .................................................. 24 Bảng 6: Lượng mưa trung bình và số ngày mưa trong các tháng ........................ 25 Bảng 7. Tỷ lệ các hướng gió (%) và tốc độ gió trung bình (m/s) ........................ 25 Bảng 8. Một số chỉ tiêu dùng trong định loại ..................................................... 32 Bảng 9. Các mức độ về chất lượng nước của thủy vực theo tổng điểm các chỉ số IBI ...... 34 Bảng 10. Thành phần loài cá ở hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội .............. 36 Bảng 11. Tỷ lệ họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu ............... 41 Bảng 12. Thành phần giống, loài trong các họ cá ở hồ chứa Đồng Mô, Hà Nội . 42 Bảng 13. Số lượng loài, giống, họ và bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở một số thủy vực khác tại Việt Nam ......................................................... ....…………..45 Bảng 14. Danh sách các loài cá ngoại lai/ nhập nội ở hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn….…47 Bảng 15. Sự biến động thành phần loài cá theo thời gian ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn ....................................................................................................... 49 Bảng 16. Danh sách loài cá xác định bổ sung vào năm 2013 so với năm 2004 .. .55 Bảng 17. Giá trị trung bình của các yếu tố thủy lý tại hồ đo ngày 16 tháng 9 năm 2013 ........................................................................................................ ..56 Bảng 18. Giá trị trung bình về hàm lượng DO, COD và BOD5 trong nước ở khu vực nghiên cứu ................................................................................................. .57 Bảng 19. Giá trị trung bình một số muối hòa tan trong nước ở hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn.......................................................................................................... 58 Bảng 20. Giá trị trung bình về hàm lượng một số kim loại nặng trong nước ở hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn ................................................................................. 59 Bảng 21. Phân hạng cách tính điểm cho các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn .......................................................... 60 Bảng 22. Ma trận chỉ số tổ hợp cá đánh giá chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 2013 ................................................................... 61 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn ........................................ 4 Hình 2. Khu vực hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn ................................................ 30 Hình 3. Tỷ lệ % các họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu ....... 44 Hình 4. Biểu đồ so sánh số lượng loài, giống, họ, bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở các thủy vực khác tại Việt Nam ......................................................................... 45 iii MỞ ĐẦU Hồ Đồng Mô - Ngải Sơn là một hồ chứa lớn có diện tích khoảng 1260 ha với 21 đảo lớn nhỏ. Hồ có vai trò quan trọng đối với huyện Ba Vì nói riêng và các vùng lân cận nói chung. Trong đó, các chức năng và giá trị quan trọng như nạp và tiết nước ngầm, cung cấp nước ngọt, điều hòa khí hậu, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường hoạt động cho nhiều ngành kinh tế như thủy sản, lâm nghiệp, du lịch. Ngoài ra, hồ Đồng Mô đang là nơi sống của loài rùa Rafetus swinhoei khổng lồ quý hiếm trên thế giới. Loài rùa này đang được Chương trình Bảo tồn Rùa Châu Á thực hiện công tác bảo tồn. Hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế- xã hội, môi trường nước có nguy cơ bị ô nhiễm do rác thải, nước thải, thuốc trừ sâu, làm cho hệ động vật và thực vật thủy sinh, trong đó có cá có nguy cơ giảm sút. Để đánh giá đúng hiện trạng thành phần loài cá và chất lượng nước của hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn góp phần giúp chính quyền địa phương có những giải pháp hữu hiệu bảo tồn ĐDSH, phát triển nghề cá và phát triển du lịch, chúng tôi thực hiện đề tài “Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn, Hà Nội” với các nội dung nghiên cứu sau: 1. Xác định thành phần loài cá ở khu vực hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn. 2. Nghiên cứu sự biến động về thành phần loài và phân bố cá ở hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn theo thời gian. 3. Sử dụng chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn. 1 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước 1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học Thuật ngữ đa dạng sinh học (ĐDSH) lần đầu tiên được định nghĩa bởi Norse và McManus (1980) [42]. Đến nay, có ít nhất 25 định nghĩa cho thuật ngữ “ĐDSH”. Định nghĩa do Quỹ Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới (1989): “ĐDSH là sự phồn thịnh của sự sống trên trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những HST vô cùng phức tạp tồn tại trong môi trường” [19]. Do vậy, ĐDSH bao gồm ba cấp độ: đa dạng gen, đa dạng loài, và đa đạng HST. Theo Công ước đa dạng sinh học, khái niệm ĐDSH có nghĩa là sự khác nhau giữa các sinh vật sống ở tất cả mọi nơi, bao gồm : Các HST trên cạn, trong đại dương và các HST thủy vực khác, cũng như các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một thành phần,…Thuật ngữ này bao hàm sự đa dạng trong một loài (đa dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen), giữa các loài (đa dạng loài) và các HST (đa dạng HST) [19]. Như vậy, ĐDSH được xét ở cả ba mức độ : mức độ phân tử (gen), mức độ cơ thể và mức độ HST [24]. 1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam 1.1.2.1. Đa dạng nguồn gen Việt Nam là một trong 12 trung tâm nguồn gốc giống cây trồng và cũng là trung tâm thuần hóa vật nuôi nổi tiếng thế giới. Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đang bảo tồn 12.300 giống của 115 cây trồng, trong đó có nhiều giống bản địa với nhiều đặc tính quý mà duy nhất chỉ có ở Việt Nam [3]. Chương trình, mạng lưới quỹ gen được hình thành bảo tồn lưu giữ hơn 20.000 nguồn gen của 250 loài cây lương thực, thực phẩm, cây ăn quả, cây lâm nghiệp, cây dược liệu và một số cây trồng khác [4]. Đề án “Lưu giữ nguồn gen và giống thủy sản” được thực hiện đã góp phần bảo tồn và lưu giữ khoảng 60 giống loài thủy sản, loài cá nước ngọt [4]. 2 Đối với các loài cá có nguồn gốc từ nước ngoài được nhập và thuần dưỡng ở Việt Nam có khoảng 50 loài, trong đó có 35 loài cá cảnh còn lại là các loài cá nuôi lấy thịt [19]. 1.1.2.2. Đa dạng loài Việt Nam được quốc tế công nhận là một trong 16 quốc gia có tính ĐDSH cao nhất thế giới. Với nhiều kiểu rừng, đầm lầy, sông suối, ao hồ, rạn san hô,... đã tạo nên môi trường sống cho khoảng 10% tổng số loài sinh vật trên toàn thế giới, cũng như 10% tổng số loài chim và thú hoang dã trên thế giới trong khi Việt Nam chỉ chiếm 1% diện tích đất liến của thế giới [2]. Thành phần và số lượng các loài sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 [4] TT Nhóm sinh vật Số loài đã biết 1 - Nước ngọt 1438 Thực vật nổi - Biển 537 2 Rong Nước ngọt 20 Biển 653 3 Cỏ biển 14 4 Thực vật ở cạn - Thực vật bậc cao 11400 - Thực vật bậc thấp 2400 5 Thực vật ngập mặn 94 6 Động vật không xương sống nước ngọt 800 7 Động vật không xương sống ở biển - Động vật nổi 657 - Động vật đáy Khoảng 6300 8 Động vật không xương sống ở đất Khoảng 1000 9 Sán ký sinh 190 10 Côn trùng 7750 3 TT Nhóm sinh vật Số loài đã biết 11 Cá - Cá nước ngọt Khoảng 1000 - Cá biển Khoảng 2500 12 Bò sát trên cạn 296 13 Bò sát biển (rắn biển, rùa biển) 21 14 Lưỡng cư 162 15 Chim 840 16 Thú trên cạn 310 17 Thú biển 25 Bên cạnh tính đa dạng cao của các loài sinh vật trong các hệ sinh sinh thái thì sự giảm sút ngày càng nhiều các cá thể, các loài trong tự nhiên là vấn đề đáng báo động ở Việt Nam. Việt Nam được xếp vào nhóm 15 nước hàng đầu thế giới về số loài thú suy giảm, nhóm 20 nước hàng đầu về số loài chim suy giảm, và nhóm 30 nước hàng đầu về số loài thực vật và lưỡng cư suy giảm [4]. Số lượng loài sinh vật cần được bảo tồn qua các giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2007 được thể hiện ở hình 1. Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn [4] 4 1.1.2.3. Đa dạng các hệ sinh thái Việt Nam có các HST chính là: HST trên cạn, HST đất ngập nước, HST biển. Trong các kiểu HST trên cạn thì rừng có sự đa dạng về thành phần loài cao nhất. Trong đó, các kiểu và kiểu phụ thảm thực vật có tính ĐDSH cao hơn cả là kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, kiểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới, kiểu phụ rừng trên núi đá vôi. HST đất ngập nước rất đa dạng, các kiểu đất ngập nước bao gồm: - Đất ngập nước tự nhiên: 30 kiểu - Đất ngập nước ven biển: 11 kiểu - Đất ngập nước nhân tạo: 9 kiểu Một số kiểu đất ngập nước có nguồn tài nguyên sinh vật và ĐDSH phong phú như đầm lầy than bùn, rừng ngập mặn, rạn san hô, đầm phá, các vùng đất ngập nước đồng bằng Sông Hồng, đất ngập nước đồng bằng sông Cửu Long [6]. 1.1.3. Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước Đối với hệ sinh thái nước, cá có ý nghĩa và vai trò to lớn: - Đảm bảo cân bằng sinh học trong các thủy vực từ đó tạo ra cân bằng sinh thái. Mỗi loài cá là một mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn của các quần xã dưới nước, nó đảm bảo sự tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng của các HST nước làm cho không một loài nào đó phát triển hoặc suy giảm số lượng một cách quá mức. - Là nguồn gen dự trữ. - Cung cấp nguồn thực phẩm phong phú cho con người. Hiện nay HST hồ, ao là nguồn cung cấp cá nước ngọt chủ yếu có chất lượng cao về thịt như cá Chép, cá Trắm, cá Mè... - Cung cấp nguồn dược liệu. Ví dụ mật cá Trắm dùng làm thuốc sát trùng, dầu cá Hồi… - Đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của con người: Có nhiều loài cá được dùng làm cảnh. Ở Việt Nam có khoảng 35 loài cá cảnh nhập từ nước ngoài. 5 - Phục vụ cho nghiên cứu khoa học để phát triển nghề cá và bảo tồn ĐDSH: ví dụ như sử dụng một số loài cá làm sinh vật chỉ thị môi trường nước; sử dụng chỉ số đa dạng sinh học cá IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước [30]. 1.2. Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa Hồ chứa hình thành do con người đắp đập ngăn dòng chảy ở vùng trung và thượng lưu các dòng sông [25]. 1.2.1. Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa Hồ chứa có khối nước vận động rất chậm. Theo chiều dọc hồ, tốc độ dòng chảy giảm dần từ đầu hồ đến cuối hồ. Vì vậy, ở phần đầu hồ, tính chất dòng chảy thể hiện rõ nét, nhưng ở cuối hồ, khối nước mang đặc trưng của nước đứng. Hình dạng hồ chứa kéo dài theo dòng chảy, đường bờ rất khúc khuỷu, uốn lượn tạo cho hồ có dạng cành cây. Trên mặt hồ, lác đác nổi lên các đảo là những đỉnh đồi, núi không bị ngập chìm. Nền đáy hồ thấp dần từ phía đầu hồ xuống cuối hồ, lặp lại diện mạo của thung lũng dòng sông và các lưu vực xung quanh bị ngập nước. Khối nước của hồ được chia làm hai phần: Phần nước hữu ích và phần nước chết. Phần nước hữu ích của hồ luôn được đổi mới, phụ thuộc vào nguồn nước lưu vực dòng chảy cấp theo mùa cho hồ và nhu cầu sử dụng nước theo chế độ canh tác. Do mực nước hồ chứa dao động rất lớn nên vùng ven bờ trở nên bất lợi đối với đời sống sinh vật. Ở đó thường không có mặt của đại đa số các loài động vật và thực vật đáy. Hồ chứa có diện tích mặt nước rộng, gió thịnh hành trong các mùa thường gây sóng lớn, vỗ đập vào bờ, gây hủy hoại nơi sống ven hồ và gây xói lở, làm tăng độ đục của vùng nước nông ven bờ. Một chỉ số quan trọng của hồ chứa là hệ số đổi mới của khối nước (lưu lượng dòng chảy năm) phụ thuộc các sông, suối cung cấp nước cho hồ so với thể tích hồ. Hệ số này càng cao, khối nước càng được đổi mới nhanh, kéo theo sự dao động mực nước càng lớn, gây ảnh hưởng mạnh đến đời sống của thủy sinh vật trong hồ. Ở những hồ có dung tích nhỏ, hệ số đổi mới của nước nhanh hơn so với hệ số đổi mới của nước ở những hồ có dung tích lớn, làm cho điều kiện sống của các quần xã sinh vật trong hồ khó khăn và kém ổn định hơn. Những hồ chứa được xây dựng trên những sông ở vùng 6 đồng bằng có hệ số đổi mới của khối nước thường dao động trong phạm vi 1- 10. Hơn nữa, giá trị đó càng lớn, điều kiện sống trong hồ chứa càng gần với điều kiện sống của dòng chảy. Tuổi thọ của hồ phụ thuộc vào tốc độ bồi lắng lòng hồ, do các vật liệu được dòng sông chuyển vào từ lưu vực xung quanh. Tốc độ bồi lắng càng nhanh khi rừng đầu nguồn và rừng thuộc lưu vực gom nước cho hồ không được bảo vệ, bị chặt trắng. Chính vì vậy, các hồ chứa của Việt Nam chỉ sau một số năm ngập nước, lòng hồ được tôn cao khá nhanh do khối lượng trầm tích đưa vào hồ ngày một nhiều từ các khu vực xung quanh mất rừng. Hậu quả là trong mùa khô, vào những năm ít nước, dung tích hữu ích giảm nhiều, làm cho tuổi thọ của hồ bị rút ngắn so với tuổi thọ thiết kế [25]. Trong khoảng 30- 40 năm gần đây, hồ chứa ở nước ta phát triển khá nhiều, gồm khoảng 2.470 hồ có kích cỡ khác nhau với tổng diện tích 183.580 ha (Bảng 2). Bảng 2. Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước [8] (Theo viện điều tra của Viện kinh tế và quy hoạch thủy sản năm 1999) Loại Qui cỡ Số lượng Diện tích hồ ha n % ha % I >10.000 4 0,16 102.700 55,94 II 1.000- 10.000 12 0,49 30.540 16,64 III 100- 1.000 104 4,21 28.482 15,51 IV 10- 100 556 22,51 14.904 8,12 V 5- 10 727 29,43 4.548 2,48 VI <5 1.067 43,20 2.406 1,31 Tổng cộng 2.470 100 183.580 100 Các hồ cỡ nhỏ dưới 100 ha có số lượng chiếm tới 95,14% và diện tích chiếm 11,91%. Ngược lại, hồ từ 100 ha trở lên về số lượng chỉ chiếm 4,86% nhưng diện tích lại chiếm tới 88,01%. 7 Số lượng và diện tích hồ cũng có sự phân bố khác nhau theo các vùng (Bảng 3). Bảng 3. Số lượng và diện tích các hồ chứa theo các vùng khác nhau ở Việt Nam [8] Số Số hồ Diện tích TT Các vùng tỉnh SL % ha % 1 Trung du vùng núi Bắc Bộ 14 1.735 69,03 65.629 35,75 2 Bắc Trung bộ 6 147 6,11 20.884 11,38 3 Nam Trung bộ 7 220 9,19 11.290 6,15 4 Tây Nguyên 4 280 11,62 12.672 6,90 5 Đông Nam bộ 4 88 4,05 73.105 39,82 Tổng cộng 35 2.470 100 183.580 100 Ở miền Bắc nước ta có các hồ lớn tiêu biểu như hồ Thác Bà, hồ Hòa Bình, hồ Núi Cốc, hồ Cấm Sơn, hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, hồ Quan Sơn…. Hồ chứa lớn ở Bắc Trung Bộ như: hồ Sông Mực, hồ Kẻ Gỗ, hồ Cẩm Ly. Các hồ chứa tiêu biểu ở Nam Trung Bộ là hồ Phú Ninh, hồ Núi I. Các hồ chứa tiêu biểu ở Tây Nguyên là hồ: Ea Kao, Yaly, Đắc Uy. Các hồ chứa tiêu biểu Đông Nam Bộ là hồ: Trị An, Dầu Tiếng. 1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ chứa [25] Thành phần loài và số lượng sinh vật trong hồ chứa đứng vị trí trung gian giữa sinh vật dòng chảy và hồ tự nhiên. Những hồ chứa được xây dựng từ thung lũng dòng chảy thì ở phần đầu hồ mang điều kiện sống của sông và những cư dân của nó vẫn được duy trì, còn ở cuối hồ điều kiện sống và cư dân mang đậm nét của hồ. Trong giai đoạn đầu mới ngập nước, thành phần động vật gần giống với thành phần động vật của các thủy vực ban đầu trước khi ngập nước; càng về sau chúng càng biến đổi và mang những nét đặc trưng theo vùng địa lí của thủy vực. 8 Quá trình hình thành của khu hệ thủy sinh vật hồ chứa trải qua ba giai đoạn: - Giai đoạn đầu: là sự hủy diệt khu hệ sinh vật dòng chảy và những nhóm thủy sinh vật khác thuộc các HST đã từng tồn tại trong lòng hồ trước khi hồ tích nước. Đây cũng là thời kì giàu dưỡng khi hồ mới ngập nước, trong hồ hàm lượng muối vô cơ và hữu cơ rất cao, sinh vật trong hồ ưu thế thuộc về các dạng sống nổi. Đối với động vật đáy, ấu trùng Chironomidae chiếm ưu thế ngay ở những ngày đầu mới ngập nước, còn Zooplankton, Crustacea và Rotatoria phát triển rất mạnh nhờ nguồn thức ăn có sẵn trong hồ. - Giai đoạn 2: Điều kiện sống trong hồ ổn định dần, ổ sinh thái của các loài và mối quan hệ của chúng được xác lập, thành phần các loài đi vào trạng thái ổn định, liên quan đến sự mất đi của các loài ưa nước chảy, nhưng thế vào đó là sự ưu thế của các loài có nguồn gốc đầm hồ. Quá trình khoáng hóa giảm, nhưng sự lắng đọng trầm tích tăng lên, nước phân tầng trong các hồ sâu, do đó năng suất sinh học của hồ giảm dần. Giai đoạn 3: Hồ bước vào trạng thái cân bằng ổn định, sự khoáng hóa kết thúc. Do các loài sinh vật hồ chứa đã hoàn thành sự phân chia nơi ở và nguồn dinh dưỡng nên các mối quan hệ giữa các loài và số lượng cá thể của mỗi loài cũng như mối quan hệ sinh học khác giữa các loài được xác lập. Ở giai đoạn này mới chính thức hình thành sinh vật đáy với sự tập trung trên nền đáy hồ một khu hệ đơn điệu. Quá trình này diễn ra 3-4 năm kể từ khi hồ tích nước và đi kèm với điều đó là sự suy giảm mạnh sinh khối của động vật đáy; đồng thời thành phần loài của Zooplankton cũng nghèo đi rõ rệt. Giai đoạn này năng suất sinh học của hồ thấp và ổn định, phù hợp với điều kiện địa lý của vùng. Plankton chủ yếu là Bacteria, Cyanophyta, Bacillariophyta, Chlorophyta, Infusoria, Rotatoria, và Crustacea. - Phytoplankton trong hồ thay đổi liên quan chặt chẽ với độ đục và chế độ chiếu sáng của tầng nước. Ở phần giữa và cuối hồ, Phytoplankton nghèo do nguồn muối khoáng và các phân tử hữu cơ bị lắng chìm xuống đáy sâu, không quay trở lại chu trình. Ở những hồ chứa vùng ôn đới, trong tầng được chiếu sáng thường gặp các đại diện của Diatomae (Melosia và Asterinella), Cyanophyta (Anabaena, 9 Aphanizomenon và Mycrocystis), Chlorophyta (Eudorina, Pediastrum và Chlamydomonas). Trong mùa lạnh, vai trò của Diatomae trở nên ưu thế, còn vào mùa hè là Chlorophyta. - Zooplankton gồm các đại diện chính là Trùng roi không màu, Infusoria, Rotatoria, Cladocera và Copepoda. Ở các hồ chứa vĩ độ thấp, trong thành phần của Zooplankton còn gặp nhiều ấu trùng động vật đáy, nhất là ấu trùng côn trùng sống trong nước. - Sinh vật đáy và Periphyton trong hồ chứa khá phong phú đối với các hồ được hình thành từ các sông đồng bằng, nhưng càng về sau càng giảm do độ đục ở đáy cao hơn và các phần tử lắng đọng xuống đáy ngày một nhiều. Những hồ chứa nhỏ, hệ số đổi mới của nước cao, sinh vật đáy nghèo hơn so với những hồ lớn vì nền đáy và khối nước của hồ nhỏ rất kém ổn định. - Phytobenthos tập trung chủ yếu ở ven bờ, nơi ít sóng gió và độ đục giảm, gồm phần lớn là các cây thân thảo như: lau, sậy, lác. - Zoobenthos trong các hồ khác với Zoobenthos của dòng chảy bởi sự có mặt phong phú của những loài sống dưới nước thứ sinh, với các đại diện chủ yếu là ấu trùng côn trùng, đặc biệt là Chironomidae. - Động vật Nekton gặp chủ yếu trong hồ là cá. Ở giai đoạn đầu, nhóm cá nổi rất phong phú liên quan đến nguồn thức ăn nổi giàu có. Những nhóm loài Reophil càng về sau càng giảm và thay vào đó là những loài ưa nước đứng. Không những thế, những loài Phytophil nghèo đi vì điều kiện đẻ trứng không thuận lợi do thực vật ven bờ bị hủy hoại. Ở các hồ chứa nước ta, sau khi ngập nước, nhiều loài cá nuôi được thả vào như: trắm cỏ, cá trôi, cá rô phi, mè trắng, mè hoa, cá chép….để tận dụng nguồn thức ăn giàu có ban đầu nên sản lượng khai thác của chúng đóng vai trò chủ yếu. Sau một số năm, khả năng bổ sung giống giảm dần, sản lượng cá khai thác cũng giảm theo và các thành phần loài cá của khu hệ dần trở về trạng thái tự nhiên. 10 1.2.3. Đa dạng sinh học của hệ sinh thái hồ ĐDSH trong các hồ tự nhiên và nhân tạo khác cơ bản với các hệ thống sông, biển hoặc trên đất liền. Các sinh vật trong đất liền hoặc trong sông, biển sống trong các môi trường mà ít nhiều có sự liên tục trên một vùng rộng lớn, và các loài sẽ có sự điều chỉnh nhất định trong phạm vi phân bố của chúng khi các điều kiện khí hậu hoặc sinh thái bị thay đổi. Còn những nơi cư trú nước ngọt ở các hồ là không liên tục. Vì vậy, nhiều loài sinh vật nước ngọt trong hồ không di chuyển dễ dàng qua vùng đất liền do hồ là đơn vị riêng biệt. Điều này gây ra các ảnh hưởng: - Các loài phải tiếp tục tồn tại khi có những thay đổi về khí hậu và sinh thái ở nơi cư trú. - ĐDSH trong hồ thường có tính địa phương hóa cao, thậm chí các hệ thống hồ và suối nhỏ cũng thường có những dạng sống tiến hóa đơn nhất và có tính địa phương. - Đa dạng loài trong các hồ tự nhiên thường cao, ngay cả những vùng có số lượng loài tại từng địa điểm cụ thể thấp. Điều này do có sự khác nhau về thành phần loài giữa các địa điểm. - Có tính đặc hữu cao và khá đa dạng về thành phần loài. - Đa dạng di truyển thể hiện ở mức độ đa dạng về kiểu hình của các loài. Số lượng loài càng nhiều thì đa dạng di truyền càng lớn. Các kiểu gen của nhiều loài sinh vật ở Việt Nam thường có nhiều biến dị, đột biến, vì vậy có nhiều kiểu hình đa dạng phong phú. Ngay cả khi cùng một kiểu gen, ở sinh vật thủy sinh cũng biểu hiện ra nhiều kiểu hình khác nhau phụ thuộc vào sự phức tạp của các HST hồ và điều kiện tự nhiên, khí hậu, môi trường khác biệt giữa các vùng miền có hồ phân bố [25]. 1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố thủy lí, thủy hóa đối với thủy sinh vật ở HST hồ Ở hồ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến ĐDSH cá như: các đặc tính cơ lí học (áp lực nước, độ nhớt, sức căng bề mặt, ánh sáng, nhiệt độ,…), đặc tính thủy học (sự vận động của khối nước trong thủy vực), các đặc tính thủy hóa học của nước (chất hòa tan, chất vẩn, pH,…), đặc tính nền đáy, các yếu tố hữu sinh,…Trong phạm vi luận văn 11